Суперпластификаторы (СП) следует считать наиболее эффективной группой химических добавок в бетоны. Внедрение их в технологию бетона позволило принципиально повысить технологические и эксплуатационные свойства портландцементных бетонов. Понимание всех возможностей СП позволило создать новые высокотехнологичные разновидности бетонов, к которым относят высокопрочные, высококачественные, ультравысококачественные и самоуплотняющиеся бетоны.

Пластифицирующий эффект при введении в бетонные и растворные смеси добавок пластифицирующей группы определяется в основном изменением реологических свойств цементного теста. Однако на его величину может оказывать значительное влияние соотношение объемов цементного теста и заполнителя. При увеличении доли заполнителя происходит контактное взаимодействие его зерен, в связи с чем снижаются водоредуцирующий и пластифицирующий эффекты, при этом наблюдается снижение эффективности СП. С учетом этого фактора осуществляется проектирование состава самоуплотняющегося бетона.

В строительных композициях, применяемых в практике, соотношение мелкого заполнителя и цемента (n) может принимать различные значения. В таблице приводятся типичные значения n для бетонов и растворов различного назначения. Из-за высокой стоимости СП они традиционно используются для получения бетонов высших классов или высокоподвижных бетонных смесей, однако в некоторых случаях СП могут применяться для решения технологических задач при производстве и применении бетонов и строительных растворов.

Таблица – Значения коэффициента n для бетонов и растворов различного назначения

Обоснования расширения области применения суперпластификаторов возможно только после установления экспериментальных закономерностей действия этих добавок на реологические свойства цементно-песчаных растворов.

Для выявления степени влияния n на эффективность суперпластификатора С-3 было исследовано его водоредуцирующее действие в растворных смесях с различной подвижностью.

Для определения водоредуцирующего эффекта СП определялся расплыв растворной смеси на встряхивающем столике по ГОСТ 310.4-81. В эксперименте оценивалась консистенция смеси без добавки и с добавкой пластификатора при 4–5 значениях водоцементного отношения, обеспечивающих расплывы смесей от 110 до 200 мм. [1]. По этим результатам для расчета В/Ц-отношения, необходимого для получения заданной консистенции смеси методом наименьших квадратов, были найдены коэффициенты эмпирического уравнения

В/Ц = a + b•РК,

где а и b – коэффициенты уравнения; РК – расплыв конуса.

Подставляя в приведенное выше уравнение заданные значения распыва смеси рассчитывались В/Ц пластифицированного и непластифицированного составов. По полученным значениям определялся водоредуцирующий эффект по формуле

ВР = 100 (В/Р_н – В/Р_п )/ В/Р_н,

где В/Р_н и В/Р_п – водоцементное отношение непластифицированной и пластифицированной смеси, соответственно.

В связи с линейным характером зависимостей показателей консистенции смеси от расхода воды и незначительными отклонениями этих показателей от расчетных значений (рис. 1), определение водоредуцирующего эффекта для пластичных и жестких смесей может быть произведено с высокой достоверностью. [1].

Рисунок 1 – Зависимость расплыва конуса на встряхивающем столике смесей с различным расходом СП от водоцементного отношения

Использование методики определения водоредуцирующего эффекта для смесей с различным соотношением вяжущего и песка позволило выявить немонотонный характер изменения водоредуцирующего эффекта при увеличении доли мелкого заполнителя в смеси. В области значений n от 1 до 2,5 отмечено значительное отклонение от монотонного характера изменения функции водоредуцирования (рис. 2). Такой эффект объясняется тем, что в этом интервале изменяется характер зависимости В/Ц от доли заполнителя, причем для пластифицированных и непластифицированных смесей этот переход происходит при разных значениях n (рис. 3). Подобные изменения характера зависимости водопотребности от доли песка были описаны в [2], однако авторы не продолжили это исследование и не выявили характера изменения водоредуцирующего эффекта при изменении доли песка.

Рисунок 2 – Влияние отношения мелкого заполнителя к цементу (n) на водоредуцирующий эффект СП

Рисунок 3 – Зависимость В/Ц пластифицированной (◙) и непластифицированной (●) растворной смеси от содержания заполнителя (n) при РК =100 мм

В ходе этого эксперимента было установлено также, что до значений n менее 3,5 водоредуцирующий эффект выше в пластичных смесях, а при более высоких значениях n – в жестких смесях. Такое изменение связано с тем, что при расходе песка более 3,5 цементного теста не хватает для заполнения пространства между частицами цемента и характер его реологического поведения меняется.

Выявленные закономерности подтвердились при проведении эксперимента, в котором цемент был заменен на доломитовую муку для исключения фактора различной скорости потери подвижности цементного теста без добавки и с добавкой СП.

Немонотонный характер изменения водоредуцирующего эффекта при увеличении доли заполнителя в смеси может оказывать значительное влияние на оценку эффективности СП и должен учитываться при проектировании составов бетона и раствора.

1. Коровкин М.О., Калашников В.И., Ерошкина Н.А. Эффективность суперпластификаторов и методология её оценки: моногр.  – Пенза: ПГУАС, 2012. – 144 с.
2. Бабаев Ш.Т. Энергосберегающая технология железобетонных конструкций из высокопрочного бетона с химическими добавками / Ш.Т. Бабаев, А.А. Комар. – М.: Стройиздат, 1987. – 240 с.

Все статьи автора «Коровкин Марк Олимпиевич»